Menü
Göttinger Tageblatt / Eichsfelder Tageblatt | Ihre Zeitung aus Göttingen
Anmelden
Göttingen Chemikern der Universität Göttingen gelingt Durchbruch
Campus Göttingen

Stickstoffatom-Transfer: Chemikern der Universität Göttingen gelingt Durchbruch

Partner im Redaktionsnetzwerk Deutschland
20:35 18.11.2020
Ein Labortechniker hebt ein Metallgestell aus flüssigem Stickstoff. Quelle: epd
Anzeige
Göttingen

Chemikern der Universität Göttingen ist ein Durchbruch bei der Erforschung des Stickstoffatom-Transfers per Katalysator gelungen. Das Team um Prof. Sven Schneider, Universität Göttingen, und Prof. Max Holthausen, Goethe-Universität Frankfurt, hat zusammen mit den Gruppen um Prof. Joris van Slageren, Universität Stuttgart und Prof. Bas de Bruin, Universität Amsterdam, an dem Projekt gearbeitet. Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und den Europäischen Forschungsrat gefördert, heißt es in einer Pressemitteilung der Universität Göttingen.

Metallkatalysatoren können Stickstoff auf organische Moleküle übertragen. Bei solchen Reaktionen treten kurzlebige Verbindungen auf, deren Funktion für die Produktbildung durch die chemische Bindung von Metall und Stickstoff maßgeblich bestimmt wird.

Anzeige

Die Göttinger Forscher haben nun die Struktur und chemische Bindung eines solchen Schlüsselintermediats (Zwischenprodukt) für den Stickstoffatom-Transfer analysiert, heißt es in der Pressemitteilung weiter. Das umfangreiche Verständnis des Ablaufs der Reaktion erlaube es, künftig Katalysatoren für bestimmte Reaktionen maßzuschneidern und wichtige chemische Reaktionen gezielt zu steuern.

Modifizierung der Moleküle wichtig für die Herstellung von Medikamenten

Moleküle müssen gezielt modifiziert werden, um neue Wirkstoffe für Medikamente oder innovative, molekulare Materialien mit neuen Eigenschaften herzustellen. Die Kontrolle der Selektivität solcher chemischen Transformationen ist eines der Hauptziele der Katalyse. Das gilt vor allem für komplexe Moleküle, die an mehreren Stellen reaktiv sein können, um unnötigen Abfall zu vermeiden.

Stickstofftransfer-Reaktionen wurden zuvor nicht experimentell beobachtet

Ein besonders interessantes Ziel der chemischen Synthese sei der selektive Einschub einzelner Stickstoffatome in Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen von Zielmolekülen. Solche Stickstofftransfer-Reaktionen wurden nach Angaben der Universität Göttingen bisher von quantenchemischen Computersimulationen für molekulare Metallverbindungen dargestellt, bei denen einzelne Stickstoffatome an das Metall gebunden sind. Allerdings wurden diese hochreaktiven Zwischenprodukte noch nicht experimentell beobachtet.

Neues vom Campus in Göttingen

Was ist Campus-Gespräch? Was umtreibt die Forscher? Und was gibt es Neues in der Uni-Stadt Göttingen? Abonnieren Sie den wöchentlichen Campus-Newsletter – und erhalten Sie die Nachrichten direkt ins E-Mail-Postfach.

Das Forscherteam konnte nun ein solches Metallonitren direkt beobachten, spektroskopisch vermessen und quantenchemisch umfassend charakterisieren. Dazu wurde ein Platin-Azid-Komplex photochemisch in ein Metallonitren umgewandelt und durch Photo-Kristallographie sowie magnetometrisch untersucht.

Zusammen mit der theoretischen Modellierung gelang den Forschern nun die detaillierte Beschreibung eines sehr reaktionsfreudigen Metellonitrens, bei dem ein Stickstoffatom nur eine Bindung zum Metallatom aufweist und über zwei ungepaarte Elektronen verfügt. Die Wissenschaftler konnten ferner zeigen, wie die ungewöhnliche elektronische Struktur des Platin-Metallonitrens den gezielten Einschub des Stickstoffatoms ermöglicht.

„Wir legen damit die Grundlage für eine rationale Syntheseplanung“

„Die Erkenntnisse unserer Arbeit erweitern das grundlegende Verständnis der chemischen Bindung und der Reaktivität solcher Metallkomplexe entscheidend. Wir legen damit die Grundlage für eine rationale Syntheseplanung“, erklärt Prof. Holthausen. Prof. Schneider ergänzt: „Die Einschubreaktionen, die wir beschrieben haben, ermöglichen die Nutzung von Metallonitrenen für die selektive Synthese organischer Stickstoffverbindungen durch katalytischen Stickstoffatom-Transfer. Damit trägt diese Arbeit zur Entwicklung neuartiger grüner Synthesen von Stickstoffverbindungen bei.“

Von Pascal Wienecke